1994年，于中央戏剧学院表演系本科毕业。
1998年，中央戏剧学院表演系硕士研究生毕业，同年留校任教。
2002年进入国家话剧院，现在正逐渐向导演转型。
1998年，陈建斌参演首个人部电影作品《网络时代的爱情》。
2000年，出演话剧《三姊妹等待戈多》、《一个无政府主义者的意外死亡》、《科诺克或医学的胜利》获得第4届中国话剧金狮奖。
2001年，参演孟京辉的处女作电影《像鸡毛一样飞》。
2002年，进入国家话剧院。
2003年，主演现代情感剧《结婚十年》，与徐帆在剧中扮演一对夫妻，夺得第24届电视飞天奖优秀男演员奖和第五届金鹰节最受喜爱男演员奖。
2005年，参演《中国式结婚》。
2006年，与张国立合作《亲兄热弟》；2月，陈建斌与蒋勤勤领衔主演胡玫指导的电视剧《乔家大院》饰演乔致庸，凭借《乔家大院》获得第23届中国电视金鹰奖观众喜爱的电视剧男演员奖。
2007年，参演高希希导演的军旅题材电视剧《光荣岁月》。
2008年，荣获中国电视剧辉煌三十年“最具影响力的十佳演员”奖。
2010年，在高希希导演的《三国》中扮演枭雄曹操。
2011年，与孙俪、蔡少芬等合作主演清宫电视剧《后宫甄嬛传》，饰演雍正一角。
2012年，与陶虹、吴秀波等合作出演蔡尚君执导的电影《人山人海》，饰演老铁，获得第4届英国万像国际华语电影节最受观众欢迎男演员奖。同年凭借《后宫甄嬛传》获得华鼎奖中国最佳电视剧男演员奖。
2014年，首次自编自导自演电影《一个勺子》，凭借该片获得第51届台湾电影金马奖最佳新导演奖、最佳男主角奖，以及第七届中国影协杯“十佳电影剧作”奖、第20届华鼎奖最佳男主角奖，和第30届中国电影金鸡奖最佳导演处女作奖。凭借《军中乐园》获得第51届台湾电影金马奖最佳男配角奖，成为首位在同一届颁奖礼获得三项奖项的华人演员。
2015年，主演历史人物剧《大宋传奇之赵匡胤》。
2016年，其领衔主演的都市情感话题剧《中国式关系》在北京卫视、东方卫视上星播出，他在剧中饰演精于人情世故又为人乐观的都市男人马国梁，该剧播出后取得不俗的口碑和收视率；同年10月，加盟湖南卫视的真人秀节目《一年级·毕业季》，担任旁听生的指导老师。
2017年，在2017中国电视剧品质盛典上获得年度实力演技剧星。
2018年，凭借电影《无名之辈》获得第10届澳门国际电影节最佳男主角奖。
2020年，与董勇、郝平等人主演的电视剧《三叉戟》在浙江卫视、江苏卫视同步播出；9月15日，入围第七届中国电视好演员奖蓝组男演员名单；10月1日，登上“2020年中央广播电视总台中秋晚会”，在《月圆花好》《乡关何处》《家国万里》篇章表演中朗诵；10月，担任第27届华鼎奖专家评委会评委。12月，出演生活蒙太奇剧式化综艺《同一屋檐下》。
爱我就别想太多 2020-6-25饰演李洪海 导演曹慧生/韩杰 主演李一桐、许文广、张姝、孔千千
三叉戟2020-05-31饰演崔铁军 导演刘海波 主演董勇、郝平
中国式关系2016-09-07饰演马国梁 导演沈严、刘海波 主演马伊琍、胡可、赵立新
父亲的身份2016-04-21饰演俞北平 导演高群书 主演俞飞鸿、冯恩鹤
大宋传奇之赵匡胤2015-08-10饰演赵匡胤 导演高希希 主演邵峰、殷桃、王绘春
学堂故事2015-07-06饰演陈先生 导演袁刚 主演丁嘉丽
兄弟兄弟2014-10-07饰演孟天运 导演范元 主演斯琴高娃、叶静、黄曼
女人帮·妞儿2012-07-09饰演客串 导演金琛 主演应采儿、熊乃瑾、刘芸
你是我爱人2012-01-01饰演蔺海强 导演张国立 主演张国立、邓婕、张萌
后宫甄嬛传2011-11-17饰演雍正 导演郑晓龙 主演孙俪、蒋欣、孙茜
开天辟地2011-06-15饰演李大钊 导演胡玫 主演黄海冰、张萌、蒋勤勤
中国19212011-05-16饰演吴炳湘 导演穆德远 主演谷智鑫、李沁、徐百卉
五星红旗迎风飘扬2011-01-26饰演钱学森 导演王晓明 主演唐国强、王伍福、郑国霖
冰是睡着的水2010-10-20饰演特工“曹操” 导演黄文利 主演傅程鹏、应采儿、徐洪浩
三国2010-05-02饰演曹操 导演高希希 主演蒋昌义、于滨、倪大红
李白2010饰演李白 导演邵警辉 主演曾黎、张译、王媛可
震撼世界的七日2008-07-16饰演周北川 导演赵浚凯 主演陈宝国、蒋雯丽、孙俪
圣洁的雪莲花2008饰演峻峰 导演朱传光 主演江珊
天下兄弟2008饰演李师长 导演黄力加 主演聂远、董勇、王力可
光荣岁月2008饰演苑志豪 导演高希希 主演黄海波、朱媛媛、王媛可
亲兄热弟2007-03-01饰演于大水 导演黄力加 主演张国立、陶虹、邓婕
睁开你的眼睛2007饰演罗建平 导演庞好 主演姜宏波、马苏、林笑石
乔家大院2006-02-13饰演乔致庸 导演胡玫 主演蒋勤勤、马伊琍、娟子
接触2006饰演张越新 导演李小平 主演杨童舒、韩青、孟尧
红墨坊2006饰演靳开文 导演张绍林 主演张国立、许晴、马苏
中国式结婚2005饰演友情出演 导演李骏 主演辛柏青、吴越、姚芊羽
决不饶恕2004饰演丁武 导演唐敬睿 主演刘蓓、刘威葳、郭涛
刑警使命2004饰演严一丁 导演郑晓龙 主演孙淳、吴越
男人四十2004饰演周铭远 主演杨若兮、张恒、朱宏嘉
最后诊断2004饰演马培德 主演高明、苏可、傅淼
结婚十年2003-06-16饰演成长 主演徐帆、洪剑涛、牛莉
血染金三角2003饰演周啸 主演瞿颖、赵有亮、方子哥
走进八里堡2003饰演李俊生 主演郭达、李洪涛、王琳
穿越激情2003饰演陆野 主演蒋雯丽、莫小奇、颜丙燕
浪漫的事2002饰演苏晓聪 主演彭玉、倪萍、张延
愿望年代2001饰演周紫建 主演刘欣、萨仁高娃、李颖
女人别哭2001饰演周紫建 主演刘欣、李颖、萨仁高娃
黑网2000饰演反贪人员 导演何伟 主演李幼斌、陈瑾
永恒恋人2000饰演振雄 主演吴越、安雯、矢野浩二
关怀2000饰演吴大明
有爱的日子2000饰演魏继承 主演丁嘉丽、王劲松、李涓
我亲爱的祖国1999饰演方学桐 主演袁立、朱媛媛、辛柏青
凤求凰1997饰演窦圭 主演柳云龙、黄海波、焦恩俊
京港爱情线1997饰演程强 主演吴倩莲、李亚鹏、龚蓓苾
梅花三弄之梅花烙1993-10-13饰演侍卫 主演马景涛、沈海蓉、陈德容
无名之辈2018-11-16饰演马先勇 导演饶晓志 主演任素汐、潘斌龙、章宇
一个勺子2015-11-20饰演拉条子 导演陈建斌 主演蒋勤勤、王学兵、金世佳
军中乐园 2014-09-05饰演老张 导演钮承泽 主演阮经天、万茜、陈意涵
洋妞到我家2014-08-08饰演苏有志 导演陈刚 主演徐帆、金志文
人山人海2012-08-03饰演老铁 导演蔡尚君 主演陶虹、吴秀波
建党伟业 2011-06-15饰演龚振鹏 导演韩三平/黄建新 主演刘烨/冯远征/张嘉译/陈坤
无人驾驶2010-07-02饰演王琨 导演张扬 主演林心如
孔子2010-01-22饰演季桓子 导演胡玫 主演周润发、陆毅
二十四城记2009-06-03饰演客串 导演贾樟柯 主演吕丽萍、陈冲、赵涛
大城小事 2004-02-12饰演马时法 导演叶伟信 主演王菲/黎明
阳光天井 2004-01-23饰演小常 导演黄宏 主演黄宏/江珊/朱旭
玉观音2003-12-25饰演赵铁军 导演许鞍华 主演赵薇
猜猜猜2003饰演马文 导演马步 主演肖辉
旧夫新婚2003饰演大力 导演方军亮 主演谢兰、达达、王霞
像鸡毛一样飞 2002-08-06饰演欧阳云飞 导演孟京辉 主演秦海璐/廖凡/陈明昊/杨婷
天下有贼100个2001-11-22饰演朱老四 导演腾华弢 主演崔林，迟佳，傅彪，张建新
菊花茶2001-07-05饰演马建新 导演金琛 主演吴越
致命的一击2001导演滕文骥 主演赵亮，李静，孙逸飞
网络时代的爱情1998饰演鹿林 导演金琛 主演胡静
2020-9 第七届中国电视好演员奖蓝组男演员 （提名）
2019 第9届北京国际电影节主竞赛单元-最佳编剧奖 第十一回 （获奖）
2019 第9届北京国际电影节主竞赛单元-天坛奖 第十一回 （提名）
2018 第10届澳门国际电影节最佳男主角奖 无名之辈 （获奖）
2017-09 第16届中国电影表演艺术学会金凤凰奖学会奖 一个勺子 （获奖）
2017-03 2017中国电视剧品质盛典年度实力演技剧星 （获奖）
2016-12 2017爱奇艺尖叫之夜年度最具实力电视剧演员 （获奖）
2016-03 《青年电影手册》 2015年度新导演 一个勺子 （获奖）
2016-03 第7届中国电影导演协会年度男演员奖 一个勺子 （提名）
2016-01 第6届金考拉国际华语电影节最佳男演员奖 一个勺子 （获奖）
2012-10 第4届英国万像国际华语电影节最受观众欢迎男演员奖 人山人海 （获奖）
2012-00 华鼎奖中国最佳电视剧男演员奖 （获奖）
2011-08 第13届中国电影表演艺术学会金凤凰奖表演学会奖 孔子 （获奖）
2011-03 第1届亚洲彩虹奖最佳男演员奖 三国 （获奖）
2011-00 第6届首尔国际电视节最佳男演员奖 三国 （获奖）
2000-00 第4届中国话剧金狮奖主角奖 （获奖）
2017 第23届上海电视节-白玉兰奖最佳男主角奖 中国式关系 （提名）
2016-03-08 金羊奖2015华语电影贡献奖 《一个勺子》 （获奖）
2016 第16届华语电影传媒大奖最佳男主角奖 一个勺子 （提名）
2016 第16届华语电影传媒大奖最佳新导演奖 一个勺子 （提名）
2015 第15届华语电影传媒大奖最佳男配角奖 军中乐园 （获奖）
2013 第13届华语电影传媒大奖最佳男演员奖 人山人海 （提名）
2016 第23届北京大学生电影节评委会奖 一个勺子 （获奖）
2016 第23届北京大学生电影节最佳影片奖 一个勺子 （提名）
2016 第23届北京大学生电影节最佳编剧奖 一个勺子 （提名）
2016 第23届北京大学生电影节最佳男演员奖 一个勺子 （提名）
2016 第23届北京大学生电影节最佳处女作奖 一个勺子 （提名）
2001 第8届北京大学生电影节最受欢迎男演员奖 菊花茶 （获奖）
2016 第20届华鼎奖最佳男主角奖 一个勺子 （获奖）
2016 第24届上海影评人奖十佳影片奖 一个勺子 （获奖）
2016 第24届上海影评人奖最佳新人导演奖 一个勺子 （提名）
2015 第30届中国电影金鸡奖最佳导演处女作奖 一个勺子 （获奖）
2015 第30届中国电影金鸡奖最佳男主角奖 一个勺子 （提名）
2015 第30届中国电影金鸡奖最佳改编剧本奖 一个勺子 （提名）
2015 第9届亚洲电影大奖最佳男配角奖 军中乐园 （提名）
2014 第51届台湾电影金马奖最佳男主角奖 一个勺子 （获奖）
2014 第51届台湾电影金马奖最佳剧情片奖 一个勺子 （提名）
2014 第51届台湾电影金马奖最佳新导演奖 一个勺子 （获奖）
2014 第51届台湾电影金马奖最佳男配角奖 军中乐园 （获奖）
2014 第51届台湾电影金马奖最佳改编剧本奖 一个勺子 （提名）
2013 第12届星尚大典星尚表演艺术经典人物 （获奖）
2013 CCTV2012中国电视剧年度明星盛典十佳男演员 甄嬛传 （获奖）
2012 安徽卫视偶像盛典最佳男演员奖 （获奖）
2010 国剧盛典电视剧年度人物 （获奖）
2009 德艺双馨电视艺术工作者 （获奖）
2009 最佳广告代言人奖 巴德士代言人 （获奖）
2008 中国电视剧辉煌三十年最具影响力的十佳演员 （获奖）
2008 国剧盛典回响三十年最具影响力的演员 （获奖）
2009 第27届中国电视剧飞天奖杰出贡献奖 （获奖）
2004 第24届中国电视剧飞天奖优秀男演员奖 结婚十年 （获奖）
2006 第23届中国电视金鹰奖观众喜爱的电视剧男演员奖 乔家大院 （获奖）
2004 第22届中国电视金鹰奖观众喜爱的电视剧男演员奖 结婚十年 （获奖）
陈建斌的演技有目共睹，是难得的实力派演员，他演的曹操很出彩（阎建钢评价）；他是一个创造力很强的人，也很冲动，而这种冲动也恰恰是一个演员的生命力（高希希评价）。认为陈建斌身上不仅有着“雍正皇帝”的帝王气场，还具备这个人物应有的城府和谋略之感（导演郑晓龙评）。陈建斌为拍摄《开天辟地》光是练习握马鞭就满手出血，付出很多（胡玫评价）。
陈建斌是娱乐圈有名的影帝级实力派演员，曾在经典热剧《甄嬛传》中扮演刚柔并济的“四郎”让人印象深刻，在热剧《中国式关系》耿直大叔“马国梁”也是吸粉无数，凭借着多部作品拿下了飞天奖、金鹰奖、金鸡奖各项大奖，简直是“不刷颜值刷演技”的正面代表（新浪娱乐评）。
